Descomposición espinodal en Cu-Al-Mn: simulación computacional

ARRIAGA, FACUNDO; VELAZQUEZ, DIEGO EZEQUIEL; LANZINI, FERNANDO

Montevideo

Encuentro; II Encuentro de Investigadores en Ciencia de Materiales; 2023

La fase β de la aleación ternaria Cu-Al-Mn posee interés tecnológico debido a sus propiedades de memoria de forma, relacionada con una transformación martensítica que ocurre a bajastemperaturas. Posee además propiedades magnéticas asociadas con momentos localizados en los átomos Mn. La región de estabilidad de la fase β en el diagrama de fases se centra en la línea de composiciones Cu 3Al – Cu2AlMn (que corresponde a una concentración electrónica constante e/a=1.5). La transformación martensítica se observa para aleaciones con bajo contenido de Mn, mientras que los fenómenos magnéticos son relevantes para aleaciones más ricas en Mn y composiciones cercanas a la de Heusler, Cu 2AlMn. A composiciones intermedias se ha observado experimentalmente que ocurre una separación en dos fases a bajas temperaturas; una de estas fases tiene composición cercana a Cu 3Al y es paramagnética, mientras que la otra es similar a Cu2AlMn y presenta orden ferromagnético [1]. En lo que refiere a la distribución atómica, ambas fases son ordenadas en primeros y segundos vecinos, configurando superestructuras del tipo L21 (DO3). La región de dos fases ha sido estudiada experimentalmente por diversos autores [2, 3]. Se ha sugerido que las interacciones magnéticas entre los átomos de Mn pueden ser una de las razones que determinan esta separación. Previamente, se han realizado modelos para describir los procesos de orden atómico y magnético a altas temperaturas [4], así como para estudiar la separación de fases promovida por magnetismo en sistemas genéricos [5]. En el presente trabajo, se implementa un modelo para describir la separación de fases DO3 (paramagnética) + L21 (ferromagnética) en β Cu-Al-Mn, utilizando hamiltonianos tipo Ising y simulaciones de Montecarlo en el Conjunto Semi Gran Canónico (N, {Δμi,} P, T). Se determina un conjunto de parámetros energéticos que reproducen la región de coexistencia de fases a bajastemperaturas para composiciones cercanas a la línea Cu 3Al – Cu2 AlMn. En el modelo obtenido, las interacciones magnéticas son responsables de la separación de las fases.[1] M. Bouchard, G. Thomas. Acta Metall. 23 (12) (1975) 1485–1500.[2] J. Marcos, Ll. Mañosa, A. Planes, R. Romero, M. L. Castro. Phil. Mag. 84.1 (2004): 45-90.[3] D. Velázquez, M.A.E. Chaparro, H.N. Bohnel, R. Romero, F. Lanzini. Mat. Chem. Phys. 246 (2020):122793.[4] A. Alés, F. Lanzini. Model. Simul. Mat. Sci. Eng. 22.8 (2014): 085007.[5] J. Marcos, E. Vives, T. Castán. Phys.Rev. B 63 (22) (2001) 224418.